JP2009218029A

JP2009218029A - 感圧導電シート及びこれを用いたパネルスイッチ

Info

Publication number: JP2009218029A
Application number: JP2008058940A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Watanabe; 寛敏渡辺; Yasutaka Yamamoto; 靖貴山本; Koji Tanabe; 功二田邉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: CN101532890A; KR20090097115A; DE602009000358D1; EP2101338A1; CN101532890B; EP2101338B1; KR101008770B1; US20090226689A1; JP5407152B2

Abstract

【課題】各種電子機器の操作に用いられる感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチに関し、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】フィルム状の基材１１の下面に低抵抗体層１２や高抵抗体層１３を形成し、この高抵抗体層１３内に平均粒径の異なる軟質粒子１４と硬質粒子１５を分散すると共に、この高抵抗体層１３下面に、複数の固定接点６Ａや６Ｂを配置することによって、押圧操作を繰返した後も抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能な感圧導電シート１６、及びこれを用いたパネルスイッチを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチに関するものである。

近年、携帯電話やカーナビ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、これらの操作に用いられるパネルスイッチにも、多様で確実な操作の可能なものが求められている。

このような従来のパネルスイッチについて、図６〜図９を用いて説明する。

なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表している。

図６は従来のパネルスイッチの断面図であり、同図において、１はフィルム状の基材で、この下面にはカーボン粉を分散した合成樹脂によって抵抗体層２が形成されると共に、この抵抗体層２内には合成樹脂やガラス等の粒径の異なる複数の粒子３が分散され、抵抗体層２下面が凹凸状に形成されて感圧導電シート４が構成されている。

また、５は感圧導電シート４下面に配置された基板で、上面には銀やカーボン等の複数の固定接点６Ａと６Ｂが形成されると共に、感圧導電シート４と基板５の間には固定接点６Ａと６Ｂを囲むように、絶縁樹脂によってスペーサ７が形成され、感圧導電シート４下面と固定接点６Ａ、６Ｂが所定の空隙で対向して、パネルスイッチが構成されている。

そして、このように構成されたパネルスイッチが電子機器の操作部に装着されると共に、複数の固定接点６Ａと６Ｂがリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、感圧導電シート４上面を押圧操作すると、図７の断面図に示すように、感圧導電シート４が下方へ撓んで、粒径の大きな粒子３Ａや３Ｂが分散された箇所の抵抗体層２下面が、固定接点６Ａと６Ｂに接触し、この間の抵抗体層２を介して、固定接点６Ａと６Ｂが電気的に接続される。

また、さらに押圧力を加えると、粒子３Ａや３Ｂより粒径の小さな粒子３Ｃや３Ｄが分散された箇所の、抵抗体層２下面も固定接点６Ａと６Ｂに接触し、抵抗体層２の接触箇所が増えるため、これによって固定接点６Ａと６Ｂ間の抵抗値が変化する。

つまり、押圧力の増加に伴って、粒径の異なる複数の粒子３によって凹凸状に形成された抵抗体層２下面の、固定接点６Ａと６Ｂへの接触面積が増えるため、小さな押圧力では抵抗値が大きく、大きな押圧力では抵抗値が小さくなり、図８の抵抗特性図に示す曲線Ａのように、押圧力に応じて漸次変化する抵抗特性が得られるようになっている。

そして、これらの電気的接続や、押圧力に応じて変化する抵抗値を電子回路が検出し、例えば、表示図面に表示されたカーソルやポインタの移動速度が変化する等の、機器の様々な機能の操作が行なわれるように構成されている。

なお、このような感圧導電シート４の抵抗体層２内に分散された粒子３に、軟らかで弾性変形可能なものを用いた場合、押圧操作の都度、加わる押圧力によって抵抗体層２が固定接点６Ａと６Ｂへ押し付けられ、粒子３及びこの周囲の抵抗体層２が弾性変形を繰返す。

このため、押圧操作を数十万回あるいは百万回前後繰返した後には、図９（ａ）の拡大断面図に示すように、粒子３の周囲の抵抗体層２Ａが膨張変形し、この分だけ固定接点６Ａと６Ｂ間の距離が長くなるため、図８の曲線Ｂに示すように、当初の曲線Ａよりも大きな抵抗値に変動してしまう場合がある。

また、これに対し、粒子３に硬く剛性のものを用いた場合には、押圧操作の都度、抵抗体層２下面が粒子３によって固定接点６Ａと６Ｂへ押し付けられ、押圧操作を繰返した後には、図９（ｂ）に示すように、粒子３下方の抵抗体層２Ｂ下面がほぼ平坦となり、固定接点６Ａや６Ｂとの接触面積が大きくなるため、図８の曲線Ｃに示すように、当初の曲線Ａよりも小さな抵抗値に変動してしまう場合があるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、未公開自社出願の特願２００７−２７４９７８号公報がある。

しかしながら、上記従来の感圧導電シート及びこれを用いたパネルスイッチにおいては、押圧操作を数十万回あるいは百万回前後繰返した際、押圧力に応じた抵抗値変化に変動が生じる場合があるため、こうした変動を見込んで電子回路による抵抗値の検出を行う必要があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、押圧操作を繰返した後も抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能な感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、フィルム状の基材の下面に抵抗体層を形成すると共に、この抵抗体層内に平均粒径の異なる軟質粒子と硬質粒子を分散して感圧導電シートを構成したものであり、抵抗体層内に分散された弾性変形可能な軟質粒子と剛性の硬質粒子によって、押圧操作を繰返した場合にも抵抗値の変動が少なくなるため、確実な操作が可能な感圧導電シートを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、軟質粒子の平均粒径を硬質粒子の平均粒径よりも大きく形成したものであり、平均粒径の大きな軟質粒子によって押圧操作時の衝撃を緩和できるため、繰返し操作後の抵抗値の変動をより少なくし、確実な操作を行うことができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、抵抗体層を基材下面に形成された低抵抗体層と、この低抵抗体層下面に重ねて形成された高抵抗体層から形成すると共に、高抵抗体層内に軟質粒子と硬質粒子を分散したものであり、重ねて形成された低抵抗体層と高抵抗体層によって、滑らかで安定した抵抗値変化を得ることができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の感圧導電シートの抵抗体層下面に、複数の固定接点を配置してパネルスイッチを構成したものであり、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能なパネルスイッチを実現することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能な感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチを実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるパネルスイッチの断面図であり、同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリイミド等のフィルム状で可撓性を有する厚さ２５〜２００μｍの基材で、この下面にはシート抵抗値５０Ω〜３０ｋΩ／□の低抵抗体層１２が、カーボン粉を分散したフェノールやエポキシ、フェノキシ、フッ素ゴム等の合成樹脂によって形成されている。

なお、低抵抗体層１２は上記したもののほか、シート抵抗値数Ω〜数１０Ω／□前後の、ポリエステルやエポキシ等に銀やカーボン等を分散したものを用いてもよい。

そして、１３は低抵抗体層１２の下面に重ねて形成された高抵抗体層で、同じくカーボン粉を分散した合成樹脂によって、シート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□、厚さ１〜５０μｍに形成されている。

さらに、この高抵抗体層１３内には平均粒径１〜１００μｍの略球状で、ウレタンやアクリル、ナイロン、シリコーン、オレフィン等のショアＡ硬度３０〜９０ＨＳの平均粒径の大きな軟質粒子１４と、ガラスやアルミナ、ジルコニア等のビッカース硬度５００〜１８００ＨＶの平均粒径の小さな硬質粒子１５が、１０〜８０重量％分散され、高抵抗体層１３下面が凹凸状に形成されて感圧導電シート１６が構成されている。

なお、このような感圧導電シート１６は、基材１１に低抵抗体層１２をスクリーン印刷によって形成した後、これに重ねて、ＳＵＳ３００〜１００メッシュの版を用いてスクリーン印刷によって、軟質粒子１４や硬質粒子１５が分散された高抵抗体層１３を形成して製作される。

また、５はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、または紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の基板で、感圧導電シート１６下面に配置されると共に、上面には銀やカーボン、銅箔等の複数の固定接点６Ａと６Ｂが、０．０５〜０．２ｍｍ前後の間隙を空けて形成されている。

さらに、感圧導電シート１６と基板５の間には固定接点６Ａと６Ｂを囲むように、ポリエステルやエポキシ等の絶縁樹脂によってスペーサ７が形成され、高抵抗体層１３下面と固定接点６Ａ、６Ｂが、１０〜１００μｍ前後の空隙で対向するようにして、パネルスイッチが構成されている。

以上の構成において、感圧導電シート１６上面を押圧操作すると、図２の断面図に示すように、感圧導電シート１６が下方へ撓んで、平均粒径の大きな軟質粒子１４Ａや１４Ｂが分散された箇所の高抵抗体層１３下面が、固定接点６Ａと６Ｂに接触し、この間の高抵抗体層１３と低抵抗体層１２を介して、固定接点６Ａと６Ｂが電気的に接続される。

また、さらに押圧力を加えると、軟質粒子１４Ａや１４Ｂより平均粒径の小さな硬質粒子１５Ａや１５Ｂが分散された箇所の、高抵抗体層１３下面も固定接点６Ａと６Ｂに接触するため、これによって固定接点６Ａと６Ｂ間の抵抗値が変化する。

つまり、押圧力の増加に伴って、平均粒径の異なる複数の軟質粒子１４や硬質粒子１５によって凹凸状に形成された高抵抗体層１３下面の、固定接点６Ａと６Ｂへの接触面積が増えるため、小さな押圧力では抵抗値が大きく、大きな押圧力では抵抗値が小さくなり、図３の抵抗特性図に示す曲線Ａのように、押圧力に応じて漸次変化する抵抗特性が得られるようになっている。

また、以上のような押圧操作が、数十万回あるいは百万回前後繰返された場合にも、固定接点６Ａや６Ｂと接離する高抵抗体層１３内には、平均粒径の異なる軟質粒子１４と硬質粒子１５が分散されているため、この弾性変形可能な軟質粒子１４と剛性の硬質粒子１５によって、高抵抗体層１３の膨張変形や下面の平坦化を防ぎ、抵抗値の変動が少なくなるようになっている。

なお、高抵抗体層１３内への軟質粒子１４と硬質粒子１５の分散量は、上述したように１０〜８０重量％の範囲で選択可能であるが、４０重量％以下の場合には高抵抗体層１３の表面面積が大きくなってしまい、６０重量％以上の場合には軟質粒子１４や硬質粒子１５が高抵抗体層１３内で重なり密集してしまうため、高抵抗体層１３の表面を均一に埋め尽くす分散量としては、４０〜６０重量％が好ましい。

さらに、上述したように、軟質粒子１４の平均粒径を硬質粒子１５の平均粒径よりも大きく形成することによって、平均粒径の大きな軟質粒子１４によって押圧操作時の衝撃を緩和できるため、繰返し操作後の抵抗値の変動をより少なくし、確実な操作を行うことができるように構成されている。

なお、軟質粒子１４や硬質粒子１５の粒径も、上述したように平均粒径１〜１００μｍの範囲で選択可能であるが、厚さ１〜５０μｍの高抵抗体層１３内に均一に分散させるには１〜３０μｍ前後の平均粒径が好ましく、さらには、硬質粒子１５の平均粒径５〜１５μｍに対し、軟質粒子１４の平均粒径１０〜２５μｍとの組み合わせがより好ましい。

また、高抵抗体層１３内での軟質粒子１４と硬質粒子１５の分散比は、１〜９割前後の間で様々な比率の組み合わせが可能であるが、通常、軟質粒子１４の粒径が大きな場合には硬質粒子１５を多く分散させ、軟質粒子１４の粒径が小さな場合には硬質粒子１５の分散量を少なくすることが好ましい。

そして、以上の説明とは別に、低抵抗体層１２をなくし、軟質粒子１４と硬質粒子１５を分散した高抵抗体層１３のみを、基材１１下面に直接形成した構成としても本発明の実施は可能であるが、上述したように、基材１１下面に低抵抗体層１２と高抵抗体層１３を重ねて形成することによって、滑らかで安定した抵抗値変化を得ることができるようになっている。

つまり、図２に示したように、押圧力が小さく、平均粒径の大きな軟質粒子１４Ａと１４Ｂ下方の高抵抗体層１３下面が固定接点６Ａと６Ｂに接触した状態では、固定接点６Ａと６Ｂの間の抵抗値は、軟質粒子１４Ａと１４Ｂの間の高抵抗体層１３と低抵抗体層１２の導体抵抗の和となっている。

これに対し、さらに押圧力が加わり、平均粒径の小さな硬質粒子１５Ａと１５Ｂ下方の高抵抗体層１３下面も固定接点６Ａと６Ｂに接触した状態では、この間の高抵抗体層１３と低抵抗体層１２の導体抵抗の和が、上記の軟質粒子１４Ａと１４Ｂの間の導体抵抗の和に並列に加わったものとなるため、固定接点６Ａと６Ｂの間の抵抗値が小さな抵抗値となる。

すなわち、押圧力の増加により、凹凸状に形成された高抵抗体層１３下面の、固定接点６Ａと６Ｂへの接触面積が増えるに伴って、これらの間のシート抵抗値の異なる高抵抗体層１３と低抵抗体層１２の導体抵抗の和が、並列に加算されていくことによって、図３の曲線Ａに示したように、滑らかで安定した抵抗値変化を得ることができるように構成されている。

なお、以上の説明では、低抵抗体層１２のシート抵抗値を５０Ω〜３０ｋΩ／□、高抵抗体層１３のシート抵抗値を５０ｋΩ〜５ＭΩ／□として説明したが、低抵抗体層１２は５０Ω〜１０ｋΩ／□、高抵抗体層１３は１００ｋΩ〜１ＭΩ／□のシート抵抗値とすることが好ましい。

また、以上の説明では、感圧導電シート１６と基板５の間にスペーサ７を形成すると共に、感圧導電シート１６の高抵抗体層１３下面に、複数の固定接点６Ａと６Ｂを配置したパネルスイッチの構成について説明したが、図４の断面図に示すように、パネルスイッチを構成しても本発明の実施は可能である。

つまり、同図において、基材１１下面の低抵抗体層１２下面の中央部外周にはスペーサ７Ａが形成され、この低抵抗体層１２中央部下面とスペーサ７Ａ下面に、軟質粒子１４と硬質粒子１５を分散した高抵抗体層１３が重ねて形成されて、感圧導電シートが構成されている。

そして、基板５の中央部上面には略円形状の固定接点６Ｃが、この外周には略リング状または略馬蹄形状の固定接点６Ｄが各々形成され、この固定接点６Ｄ上に、スペーサ７Ａ下面の高抵抗体層１３が載置または接着接続されると共に、高抵抗体層１３の中央部下面と固定接点６Ｃが対向した構成のパネルスイッチとなっている。

さらに、高抵抗体層１３下面に配置される複数の固定接点も、上述した固定接点６Ａと６Ｂや、図５（ａ）の部分平面図に示すような、固定接点６Ｃと６Ｄのほか、図５（ｂ）に示すような、略半円形状の固定接点６Ｅと６Ｆや、図５（ｃ）に示すような、略円弧状の二つの固定接点６Ｇの間に、互いに噛み合うような櫛歯状の固定接点６Ｈと６Ｊを配置したもの等、様々な構成のもので実施が可能である。

このように本実施の形態によれば、フィルム状の基材１１の下面に低抵抗体層１２や高抵抗体層１３を形成し、この高抵抗体層１３内に平均粒径の異なる軟質粒子１４と硬質粒子１５を分散すると共に、この高抵抗体層１３下面に、複数の固定接点６Ａや６Ｂを配置することによって、押圧操作を繰返した後も抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能な感圧導電シート１６、及びこれを用いたパネルスイッチを得ることができるものである。

本発明による感圧導電シート及びこれを用いたパネルスイッチは、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の一実施の形態によるパネルスイッチの断面図同押圧操作時の断面図同抵抗特性図同他の実施の形態によるパネルスイッチの断面図同部分平面図従来のパネルスイッチの断面図同押圧操作時の断面図同抵抗特性図同拡大断面図

符号の説明

５基板
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ、６Ｈ、６Ｊ固定接点
７、７Ａスペーサ
１１基材
１２低抵抗体層
１３高抵抗体層
１４、１４Ａ、１４Ｂ軟質粒子
１５、１５Ａ、１５Ｂ硬質粒子
１６感圧導電シート

Claims

フィルム状の基材と、この基材下面に形成された抵抗体層からなり、上記抵抗体層内に平均粒径の異なる軟質粒子と硬質粒子を分散した感圧導電シート。
軟質粒子の平均粒径を硬質粒子の平均粒径よりも大きく形成した請求項１記載の感圧導電シート。
抵抗体層を基材下面に形成された低抵抗体層と、この低抵抗体層下面に重ねて形成された高抵抗体層から形成すると共に、上記高抵抗体層内に軟質粒子と硬質粒子を分散した請求項１記載の感圧導電シート。
請求項１記載の感圧導電シートの抵抗体層下面に、複数の固定接点を配置したパネルスイッチ。